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汽车安全与节能学报

汽车安全与节能学报 ›› 2015, Vol. 6 ›› Issue (04): 379-383.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.011

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人体有限元模型THUMS 用于正面碰撞乘员损伤研究

胡远志1，梁永福1，蒋成约1，刘 西1，廖高建1，冯擎峰2，刘卫国2   

  1. 1. 重庆理工大学，重庆 400054 ；2. 浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 310052
  • 收稿日期:2015-09-08 出版日期:2015-12-25 发布日期:2015-12-28
  • 作者简介:第一作者 / First author ： 胡远志（1977—） ，男（汉），湖南，教授。E-mail: yuanzhihu@cqut.edu.cn 第二作者 / Second author ： 梁永福（1990—），男（汉），内蒙古，硕士研究生。E-mail: 1017509287@qq.com
  • 基金资助:

    重庆高校创新团队建设计划资助项目（KJTD201319) ；浙江省汽车安全技术研究重点实验室开放基金资助
    项目（LHY1308J00336）；汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室开放课题资助项目（2012KLMT08）

Application of the occupant injury investigation in frontal crash based on THUMS model

HU Yuanzhi 1, LIANG Yongfu1, JIANG Chengyue 1, LIU Xi 1 LIAO Gaojian 1, FENG Qingfeng 2, LIU Weiguo 2   

  1. 1. Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China;
    2. Zhejiang Geely Automotive Research Institute Co, Ltd，Hangzhou 310052, China
  • Received:2015-09-08 Online:2015-12-25 Published:2015-12-28
  • Supported by:

    重庆高校创新团队建设计划资助项目（KJTD201319) ；浙江省汽车安全技术研究重点实验室开放基金资助
    项目（LHY1308J00336）；汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室开放课题资助项目（2012KLMT08）

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摘要：

用第4 代新版丰田人体模型THUMS (Total Human Model for Safety)，分析研究了正面碰
撞对于乘员人体模型的头部、胸部、腿部的伤害。基于国内某款运动型多功能车(SUV) 零部件试验和
正面碰撞试验，利用动态非线性显式有限元方法，建立了有限元约束系统模型，用Hyperworks 软件
作为前后处理器，用动力学分析软件LS-Dyna 为求解器的仿真模式。结果表明：该款THUMS 人体模
型头骨最大压应力2.4 MPa，颅内压应力44 kPa，头部无损伤风险；股骨、胫骨最大应变0.4%，左右
十字韧带应变3.6%，腿部无损伤风险。上肋骨应变大于3%，胸部压缩量达到30 mm，造成胸部简明
损伤等级三级（AIS3）的概率为30%。因此，该碰撞工况下最有可能受伤的部位是胸部。

关键词: 汽车安全, 正面碰撞, 约束系统, 乘员损伤, THUMS 人体模型

Abstract:

Evaluation analysis research was carried on the head, chest, and leg hurt of occupant body in
frontal crash by using a human body model, the fourth generation THUMS (Total Human Model for Safety).
A finite element model (FEM) of restraint system was established using a dynamic nonlinear explicit finite
element method based on a domestic SUV (sports utility vehicle) component test and frontal crash test with
a Hyperworks as processor and with a dynamics analysis software LS-Dyna solver for simulation model. The
results show that the head of the THUMS human body model has no injury risk with the skull maximum stress
of 2.4 MPa and the intracranial pressure of 44 kPa; And the legs have no injury risk because of the maximum
strain of 0.4% for both the femur and the tibia, and the strain of 3.6% for right and left anterior cruciate ligament.
The rib strain is above 3% with the chest compression up to 30 mm, these make a 30% probability of AIS
(abbreviated injury scale) damage grade level 3 for concise chest. Therefore, the chest injurie has the most
possibility in the collision condition.

Key words: vehicle safety, frontal crash, restraint system, occupant injury, THUMS human body model